Collaborative Research: Strain-limiting Cosserat Rods with Applications to Modeling Biological Fibers
合作研究:应变限制 Cosserat 棒在生物纤维建模中的应用
基本信息
- 批准号:2307563
- 负责人:
- 金额:$ 9.69万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2023
- 资助国家:美国
- 起止时间:2023-08-01 至 2026-07-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
A vast array of objects encountered throughout science, engineering, and everyday life have two physical dimensions that are much smaller than a third. Examples include collagen fibers, DNA, RNA, beams, pipelines, pencils, and cellphone charger cords. This research project concerns the theory of Cosserat rods: bodies that are parameterized by a curve with two perpendicular directions, the two smaller physical dimensions, specified at each point. This theory models the bodies response to applied forces using partial differential equations, expressing balance of linear momentum, angular momentum, energy, and entropy. The research will investigate and validate a new class of Cosserat rod models, describing the stretch-limiting behavior of biological fibers, including DNA and RNA. Apart from determining the models’ fundamental properties from the mathematical physics point of view, the results of the research will contribute to the understanding and prediction of how fibers bend, twist, and stretch during biological processes. The project will provide research training opportunities for graduate students. The research project will focus on new nonlinear, thermodynamically consistent, strain-limiting constitutive relations between the bending, twisting, and stretching strains and the contact couples and forces in a Cosserat rod. In the static Green elastic setting, the research will include establishing energetic stability and bifurcation results for helical equilibrium states, and the quantitative comparison of predictions to the associated, available, experimental data. In the dynamic viscoelastic setting, the balance equations are a system of parabolic partial differential equations with different field equations, resulting from specifying different dissipation rates. The investigators will focus on obtaining global well-posedness, Lyapunov stability and long-time asymptotic results for solutions to such nonlinear field equations with experimentally natural boundary conditions.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
科学、工程和日常生活中遇到的大量物体都具有比三分之一小得多的物理尺寸,例如胶原纤维、DNA、RNA、梁、管道、铅笔和手机充电器线。 Cosserat 杆理论:由具有两个垂直方向的曲线参数化的物体,在每个点指定两个较小的物理尺寸。该理论使用偏微分方程模拟物体对所施加的力的响应,表达线性动量的平衡。该研究将研究并验证一类新型 Cosserat 杆模型,描述生物纤维(包括 DNA 和 RNA)的拉伸限制行为,并从数学物理角度确定模型的基本属性。看来,该研究结果将有助于理解和预测纤维在生物过程中如何弯曲、扭曲和拉伸,该项目将为研究生提供研究培训机会,该研究项目将重点关注新的非线性、热力学一致性。 , 应变限制在静态格林弹性设置下,Cosserat 杆中的弯曲、扭转和拉伸应变与接触力偶和力之间的本构关系,研究将包括建立螺旋平衡状态的能量稳定性和分叉结果,以及预测的定量比较。在动态粘弹性设置中,平衡方程是具有不同场方程的抛物线偏微分方程组,由指定不同的耗散率而产生。全局适定性、李亚普诺夫稳定性和长期渐近结果,用于解决具有实验自然边界条件的此类非线性场方程。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查进行评估,被认为值得支持标准。
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
Kumbakonam Rajagopal其他文献
Kumbakonam Rajagopal的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('Kumbakonam Rajagopal', 18)}}的其他基金
EAGER: A Reassessment of the Notion of Damage of Materials
EAGER:对材料损坏概念的重新评估
- 批准号:
1647537 - 财政年份:2016
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Research: Coupling System Chemistry and Time-Dependent Deformation of Cementitious Materials through Evolving Thermodynamic States
合作研究:通过演化热力学状态耦合系统化学和胶凝材料随时间的变形
- 批准号:
1300500 - 财政年份:2013
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
Workshop: Directions for Undergraduate Education in Mechanics of Solids
研讨会:固体力学本科教育方向
- 批准号:
1048910 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
CDI Type II/Collaborative Research: A New Approach to the Modeling of Clot Formation and Lysis in Arteries
CDI II 型/合作研究:动脉血栓形成和溶解建模的新方法
- 批准号:
1028894 - 财政年份:2010
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
REU Site: Interdisciplinary Research on Granular and Particulate Materials
REU 网站:颗粒和颗粒材料的跨学科研究
- 批准号:
0851828 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Continuing Grant
CCLI: Comprehensive Course Redesign: An Introduction to Mechanics of Materials
CCLI:综合课程重新设计:材料力学导论
- 批准号:
0837619 - 财政年份:2009
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
Development of a Model for Liquefaction and the Study of the Propagation of Seismic Waves in Fluid Saturated Porous Media
液化模型的建立和流体饱和多孔介质中地震波传播的研究
- 批准号:
0301608 - 财政年份:2003
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Continuing Grant
SGER: A Thermomechanical Framework for the Analysis of Liquefaction
SGER:液化分析的热机械框架
- 批准号:
0234009 - 财政年份:2002
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
A study of the dissipative behavior of geomaterials undergoing large deformations
岩土材料大变形耗散行为研究
- 批准号:
9987677 - 财政年份:2000
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
An Investigation into Crystallization and the Subsequent Inelastic Response of Semi-Crystalline Polymers from a Continuum Perspective
从连续体角度研究半晶聚合物的结晶和随后的非弹性响应
- 批准号:
9800510 - 财政年份:1998
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
相似国自然基金
基于FRET受体上升时间的单分子高精度测量方法研究
- 批准号:22304184
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
脂质多聚复合物mRNA纳米疫苗的构筑及抗肿瘤治疗研究
- 批准号:52373161
- 批准年份:2023
- 资助金额:50 万元
- 项目类别:面上项目
屏障突破型原位线粒体基因递送系统用于治疗Leber遗传性视神经病变的研究
- 批准号:82304416
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
细胞硬度介导口腔鳞癌细胞与CD8+T细胞间力学对话调控免疫杀伤的机制研究
- 批准号:82373255
- 批准年份:2023
- 资助金额:48 万元
- 项目类别:面上项目
乙酸钙不动杆菌上调DUOX2激活PERK/ATF4内质网应激在炎症性肠病中的作用机制研究
- 批准号:82300623
- 批准年份:2023
- 资助金额:30 万元
- 项目类别:青年科学基金项目
相似海外基金
Collaborative Research: Strain-limiting Cosserat Rods with Applications to Modeling Biological Fibers
合作研究:应变限制 Cosserat 棒在生物纤维建模中的应用
- 批准号:
2307562 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
Collaborative Cross Strains as Models of Systemic Autoimmunity
协作交叉菌株作为系统性自身免疫模型
- 批准号:
10730346 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Collaborative Research: Cross-plane Heat Conduction in 2D Materials under Large Compressive Strain
合作研究:大压缩应变下二维材料的横向热传导
- 批准号:
2211696 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant
Exploiting membrane targets to overcome antibiotic resistance
利用膜靶标克服抗生素耐药性
- 批准号:
10699952 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Collaborative Research: SCH: Quantifying Cardiac Performance by Measuring Myofiber Strain with Routine MRI
合作研究:SCH:通过常规 MRI 测量肌纤维应变来量化心脏性能
- 批准号:
2205043 - 财政年份:2022
- 资助金额:
$ 9.69万 - 项目类别:
Standard Grant